• 한국수자원학회논문집
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• 제48권11호
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• pp.925-936
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• 2015

본 연구의 목적은 이중편파 레이더 강우자료와 격자기반 분포형 강우-유출 모형인 KIMSTORM(KIneMatic wave STOrm Runoff Model)을 이용하여 유출해석을 수행하고, 침수실적자료와의 비교를 통해 레이더 강우자료의 효용성을 검토하는데 있다. 남강댐유역($2,293km^2$)을 대상으로, 2012년 4개의 강우 이벤트(집중호우, 카눈, 볼라벤, 산바)에 대하여 비슬산 레이더 강우자료를 사용하였다. 분포형 모형은 28개 지점 강우와 레이더 강우를 이용하여 보정되었으며, $R^2$(coefficient of determination), ME(model efficiency), VCI(volume conservation index)를 이용하여 적용성을 평가하였다. 모형의 보정결과, $R^2$, ME, VCI의 평균이 지점강우를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 1.09, 레이더 강우를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 0.96의 결과를 보였다. 태풍 산바에 의한 하천범람 침수실적자료의 두 침수지역(신연지구와 문대/신기지구)과 레이더와 지상강우에 의한 유출분석 결과를 비교하였다. 신연지구와 문대/신기지구 두 침수지역에서 레이더강우가 지상강우보다 더 많은 지역강우를 발생시켜 지표유출량을 더 크게 모의하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 수위관측소가 존재하는 문대/신기지구의 경우, 지점강우보다 레이더 강우가 침수지역내 수위관측소의 실제 첨두유량에 가깝게 모의하였으며, 하천수위도 0.72m 높게 모의하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.590-590
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• 2015

본 연구는 집중호우에 의한 홍수예측 및 소유역의 유출거동에 대한 수문학적 민감성(susceptibility) 규명을 목적으로 강우강도, 지속기간 및 토양포화도 변화에 따른 홍수유출특성을 분석하여 유역의 유출거동 민감성을 표출할 수 있는 노모그래프를 개발하였다. 개별 홍수사상에 대한 유출거동 특성 분석을 위하여 한국건설기술연구원의 대표 시험유역인 설마천 유역의 과거 17년간(1996 ~ 2012)의 10분 간격의 강우량 및 유출량 자료를 수집하여 홍수유출해석을 수행하였다. 설마천 시험유역의 일누가강우량 100mm 이상, 50개 홍수사상에 대한 홍수유출해석은 유역 물순환 해석모형인 CAT(Catchment hydrological cycle Assessment Tool)을 이용하였으며 모의결과를 바탕으로 홍수사상별 지체시간, 강우강도, 지속기간 및 토양포화도 변화에 따른 홍수유출특성을 상세히 분석하였다. 이 중에서도 지체시간은 유역반응을 나타내는 시간변수로서 수문모델링 및 홍수량예측에 매우 중요한 요소이다. 특히, 강우량에 대한 홍수량의 반응이 빠른 소유역의 경우에 홍수량예측에 큰 영향을 미친다. 따라서 강우강도, 지속기간, 토양포화도의 변화량에 대한 지체시간의 거동을 R 프로그래밍 언어 및 3D Surfer를 이용하여 분석한 후 최종적으로 소유역의 홍수유출 특성을 나타내는 3차원 홍수 유출특성 노모그래프를 개발하였다. 분석에 사용된 R 프로그래밍 언어는 통계 계산과 그래픽을 위한 프로그래밍 언어이자 소프트웨어 환경으로 데이터의 조작 및 수치연산, 시각화를 수행할 수 있는 기능을 여러 패키지를 통해 구현할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 R을 이용하여 10분 단위의 강우 및 유출량 자료를 1시간 및 1일 자료로 구축하고 17년간의 과거 홍수사상을 분리하여 추출하는 R 홍수유출해석 시스템을 개발하였으며 추출된 홍수사상을 관측 유출량 및 관측 토양수분을 포함하여 시각화함으로써 강우 및 토양수분 변화에 따른 소유역의 유출거동 민감성을 확인할 수 있었다. 분석 결과, 지체시간은 강우지속기간 및 토양포화도에 민감한 거동특성을 나타냈으며 토양포화도는 첨두홍수량의 변화에 민감한 영향을 주는 것으로 확인되었다. 개발된 3차원 홍수유출특성 노모그래프는 유역의 규모 및 지형물리학적 특성에 따라 다양하게 나타날 것으로 판단되며 여러 계측유역에 적용함으로써 유역별 홍수유출 반응특성을 정량화할 필요가 있다. 즉, 강우강도, 지속기간, 지체시간, 포화도 등의 변화에 따른 유역의 홍수유출 반응특성을 규명함으로써 미계측 유역의 홍수량예측 실무에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제13권1호
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• pp.105-116
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• 2011

최근 몇 년간 기후변화에 의해 기상이변이 발생하고 있으며 이에 따른 집중호우로 인한 홍수피해가 심각하게 증가하고 있다. 이러한 피해를 저감하기 위한 수문기상학적 요소와 특성인자들의 정확한 상호 연관성 규명과 공간적 변동성 해석은 강우-유출 모형에서 발생하는 불확실성을 감소시키는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 이에 본 연구에서는 레이더강우 격자 해상도와 지형인자 격자 해상도에 따라 강우-유출모형이 어떻게 반응하는지 분석하였으며, 가-분포 강우-유출 모형인 ModClark 모형을 이용하여 강원도 인제군의 내린천 유역을 대상으로 광덕산 레이더자료를 이용하였다. ModClark 모형 구성을 위한 GIS 지형공간 자료는 30m, 150m, 250m, 350m 격자크기의 DEM을 사용하였으며, 2006년 7월 14일부터 7월 17일까지의 관측레이더 강우자료를 500m, 1km, 2km, 5km, 10km 사용하여 유출모의를 실시하고, 각각의 격자해상도에 따른 모의 결과를 비교하기 위해 유출 수문곡선을 작성하고 유출량 변화를 모의하였다. 분석 결과 첨두유량 및 유출체적에 대해서는 DEM 30m~150m, 레이더강우 500m~2km 크기의 격자일 때 가장 최적의 유출 모의를 한 것으로 분석되었으며, 통계적 분석에 의한 분석결과에서는 모든 DEM 격자는 레이더강우 격자가 500m인 경우, 모든 레이더강우 격자는 DEM 30m인 경우에 모형의 적합성이 높은 것으로 나타났고, 민감도 산정 결과 지수 등급이 높은 DEM이 분포형 모형의 결과 값에 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 최근 집중형 모형에서 분포형 모형을 이용한 강우-유출해석이 이루어지고 있기에 모델링 구성을 위한 효율적인 의사결정의 기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.282-286
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• 2011

토양침식 및 유사유출로 인한 피해를 예방하고 대응방안을 수립하기 위해서는 침식의 발생원인과 규모에 대한 정량적 평가가 필요하다. 이를 위해서는 지속적인 계측에 의한 토양침식량 산정이 가장 바람직하지만 실질적으로 유역규모의 지속적인 모니터링은 불가능하므로 유역의 수문/지형/지질학적 특성을 고려한 수치모형을 사용하여 토양침식량 및 유사유출량을 산정하는 것이 일반적이다. 이러한 수치모형을 이용한 수문모의의 경우 모형의 구조, 모델링에 사용되는 자료, 매개변수 등에 포함된 다양한 불확실성 요인에 의해 계산결과에 상당한 불확실성을 포함하고 있다. 본 연구에서는 매개변수의 불확실성 전이에 따른 수문모의결과의 불확실성의 정량적인 평가를 위해 서로 다른 두가지 수문량(유출량, 유사유출량)을 제공하는 강우-유사-유출 모형을 선택하고, 다중최적화기법인 MOSCEM-UA을 이용하여 매개변수 상호작용에 의한 Pareto 최적해 군 및 균형최적해를 산정하고, 이에 따른 수문예측결과의 불확실성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.167-167
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• 2021

2018년 재해연보에 따르면 최근 10년간 자연재해는 태풍과 호우에 의한 평균피해액이(301,680백만원) 전체 재해평균피해액(344,124백만원)의 87.6%로 나타났다. 이처럼 물 관련 재해가 다른 재해에 비해 상대적으로 큰 비중을 차지하는 대표적 원인은 국지성 집중호우의 발달과 개발로 인한 불투수면적의 증가 및 지표면 유출량의 증가등이 있다. 이러한 요인들로 하천범람이 지속적으로 증가하고 있으며 이에 대응할 치수계획수립이 필요한 실정이다. 세종특별자치시의 하천기본계획(2020.01)에 따르면 세종특별자치시의 금남면 도남리의 도남천지구는 제방고 및 여유고 부족과 인명 및 재산피해 우려 지역으로 하천재해 위험지구로 선정되었다. 따라서 본 연구의 목적은 도남천지구에 강우-유출모형을 적용하여 빈도별 월류위치 파악과 하천범람지도를 작성하여 대피범위등 유역치수계획수립시 기초자료에 활용 되고자 한다. 강우분석을 위한 강우관측소 선정은 티센망 확인을 통하여 공주시(반포중) 강우관측소를 선정하였다. 강우분석은 자료기간이 짧은 강우관측소에서도 확률강우량을 산정할 수 있는 지역빈도해석을 하였으며 분석결과 적합한 확률분포형은 GEV인 것으로 나타났다. 빈도별 홍수량 산정을 위해 HEC-HMS모형을 이용하였으며 산정방법은 깅우-유출 관계 분석 방법에 의한 다양한 합성단위도 방법중 일관성과 객관성이 입증되어 온 Clark단위도 법을 사용하였다. 산정한 홍수량을 HEC-RAS모형에 적용하여 월류구간을 파악하였으며 월류위치 및 대피범위를 가시화 하기 위해 HEC-GeoRAS모형을 사용하여 빈도별 하천범람지도를 작성하였다. 본 연구는 도남천지구에 빈도별 하천범람지도를 작성 하였다. 이를 통하여 하천범람시 대피범위등 유역치수계획 수립 시 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.30-30
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• 2022

최근 기후변화로 인한 국지성 호우 빈도 및 강수량이 급증하는 등 극한강우 발생 가능성이 높아지고 있는 실정이다. 공공 기반의 유역 및 지자체별 침수 대응은 지속적으로 이루어지고 있으나, 건설 현장 대응은 이에 비해 미흡한 실정이다. 특히, 건설 현장의 경우, 예측할 수 없는 홍수 유출에 대해서도 기존 설계시 반영된 홍수 유출량과 기상청 정보에만 의존하고 있어 극한강우 발생시 취약성을 나타낼 수 있다. 특히, Top-down 현장은 개구부, 표면 작업을 위한 포장 등에 의해 지하부로 유입되는 강우량이 많고, 지하 굴착공사시 단차 및 지하수 발생으로 극한강우시 침수에 의한 수재해 발생 확률이 높다. 이를 대비하기 위해 XP-SWMM 모형을 이용하여 지상부와 지하부의 강우-유출량을 산정하고 지하부 침수를 모의하였다. 실제 Top-down 현장조사를 통해 침수 관련 인자와 XP-SWMM을 연계하여 침수모의 기법에 적용하였다. 관련 주요인자는 강우량, 현장 지상부 면적, 지상부 배수로, 지하 유입부, 지하 배수펌프 등으로 현장 조사결과 나타났다. 강우자료의 경우, 극한강우를 고려하기 위해 현장 지역의 최대 강우량, 태풍 루사와 기상청 강우의 증가 시나리오를 고려하여 모의에 적용하였다. 본 연구에서는 극한강우에 대한 Top-down 침수 모의를 수행할 수 있는 상용 모델링과 이와연관된 인자를 도출하여 침수 모의 기법을 최적화 하였다. 이러한 침수 모의를 통해 Top-Down 현장 침수심 등을 예측할 수 있다. 향후 이를 통해 지하공간이 있는 건설현장의 강우-유출 현상및 침수 모의가 가능하고, 실시간 현장별 침수 예측 모델 개발로 현장별 대피경로 및 대응방안을 제시하여 인적 피해를 최소화할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1169-1173
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• 2010

기후변화의 영향은 전세계적으로 재해를 가중시키는 역할을 하고 있다. 특히 인구밀도와 자산가치가 높은 도시지역의 홍수피해가 급증함에 따라 이를 방지하기 위한 대책마련이 시급히 요구되고 있다. 본 연구에서는 미래의 기후변화에 대응하기 위한 방안으로 도심지역에 LID(Low Impact Development)기법을 적용하여 도시 홍수의 저감방안으로서 그 적용성을 평가하고자 하였다. 이를 위해, 굴포천 유역을 대상으로 XP-SWMM을 이용하여 관망을 구축하고 현재 강우자료(1961~2000년)와 미래의 강우자료(KMA-A2 기후변화 시나리오, 2001~2090년)를 적용하여 현재와 미래의 강우조건에 따른 도심지역의 홍수범람 및 유출량을 산정하였다. 이 결과를 바탕으로 모델링된 지역 중, 기후변화 전후의 상습 홍수범람지역을 우선적으로 선정하여 LID기법을 적용하였다. 효율적인 LID기법의 적용을 위해 토지이용 변화에 따른 시나리오를 작성하고, 이에 따른 유출곡선지수(Curve Number, CN)값을 산정하여 도시홍수 범람지역 및 유출량의 변화를 검토하는데 이용하였다. 분석 결과, LID기법을 적용하였을 경우 기후변화에 따른 도심지역의 홍수 및 유출량을 현재 수준으로 낮출 수 있다는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통하여 개발이 완료된 도시지역에도 효율적인 LID기법의 적용에 따라 도시홍수 및 유출량을 효과적으로 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 기후변화에 대응하기 위한 하나의 대응책으로써 충분한 역할을 할 수 있을 것이라고 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.654-660
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• 2006

본 연구에서는 대전천에 위치한 오정천지역의 소유역을 대상으로 CSOs 배출특성에 관한 모델링을 실시하였다. SWMM을 이용하여 대상유역에서 $2001{\sim}2004$년까지의 연간 유량, 수질, 및 부하량 변화에 대하여 모의를 실시하였다. 모의결과에 의하면, 강우에 의해 발생된 SS 유출부하량은 강우가 집중되는 $7{\sim}8$월에 가장 높게 나타났으나, 이때 강우의 증가에 비하여 부하량의 증가는 크지 않았는데 이는 강우가 잦은 $7{\sim}8$월에는 짧은 건기일수로 인하여 유출수의 SS농도가 낮아졌기 때문이다. $2001{\sim}2004$년 동안의 유량과 수질을 기초로 유출부하량을 산정한 결과 SS가 연간 하천에 미치는 부하량은 건기에 9.3%, 우기에 90.7%로 우기시에 미치는 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 우기시에 우수토실에서 월류를 통해 유출되는 CSOs는 38.4%, 차집관거로 차집 되어 하수처리장 방류구를 통해 방류되는 부분은 61.6%로 산정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.290-290
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• 2021

급격한 도시화 및 기후변화로 인한 물순환체계가 왜곡됨에 따라 자연수재해 피해가 급증하고 있어 대응방안으로 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 대두되고 있다. LID 요소 기술 중 하나인 식생저류지는 도시 유역내에서 발생하는 유출수를 저류 및 침투하여 우수유출수와 비점오염원으로 인한 오염저감 효과를 지니고 있는 LID 요소이다. 본 연구에서는 식생저류지의 우수유출수의 정량적 저감효과를 분석하기 위해 수문해석 프로그램인 K-LIDM(Korea Low Impact Development Model)을 이용하여 유역 내 식생저류지 배열과 저류용량에 따른 유출저감 효과를 분석하였다. 강우시나리오는 부산지점의 10년, 30년 발생빈도에 대하여 60분, 120분, 180분 확률강우시나리오를 선정하여 적용하였다. 모델링 분석결과 식생저류지 배치에 따라 5 ~ 15 % 이상의 유출저감효과가 산정되었으며, 식생저류지 저류용량에 따라 20 % 이상의 유출저감 효과가 산정되었다. 첨두유출 도달시간은 1.13 ~ 1.86배를 지연하는 결과가 산정되었다. 결과를 통해 식생저류지의 배열과 저류용량에 따라 유출량 저감효과와 첨두유출 도달시간에 영향을 미침을 알 수 있었다. 추후에 다른 매개변수인 식생저류지의 저류깊이, 지반의 침투능 및 유출부의 직경 등 여러 매개변수들을 고려한 연구를 수행한다면 식생저류지의 정량적 물순환 평가가 수행될것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.162-167
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• 2007

수질오염총량관리제에서 단위유역 할당부하량은 지자체의 개발용량과 밀접한 관계를 가지고 있기 때문에 상 하류 지역간의 첨예한 관심거리가 되고 있다. 총량관리제는 기준유량과 목표수질에 대한 기준배출부하량의 달성을 목적으로 하고 있기 때문에 합리적이고 과학적인 기준유량 및 목표수질의 설정이 무엇보다 중요하다. 또한 합리적인 수질모델링을 필요로 하는데, 유량배분은 모델링 과정에서 중요한 영향을 미치며, 지역의 기준배출부하량을 결정하는 결정적인 요소 중의 하나이다. 기존의 유량배분은 대부분 관측지점을 기준으로 한 단순한 면적비 유량배분기법(SAWA; simple area-based water-balance analysis)에 의존해왔다. 그러나 SAWA는 특정유역의 토지피복, 토양, 지형경사 및 강우분포 등의 수문학적 특성을 고려하지 못하는 한계점을 가지고 있다. 즉, 동일한 면적의 유역이라도 이러한 수문 특성인자에 따라 유출되는 유량이 달라지는 현상을 고려하지 못하고 있다. 이는 곧 지역의 기준배출부하량의 신뢰성에 영향을 미치기 때문에 지역간 분쟁의 소지가 될 수 있다. 본 연구는 기존의 유량배분 방법인 SAWA가 가지는 한계점을 극복하고자 강우분포 및 토지피복의 수문학적 특성을 이용한 유량배분기법(HIWA; hydro-infomatical water-balance analysis)의 개발을 목적으로 수행되었다. 강우분포와 토지피복이 하천유량에 미치는 영향을 분석하고 공간정보화 한 후 지형정보체계(GIS)의 수문분석 기법을 이용하여 유량을 배분하였다 ARC/INFO의 KRIGING 보간법을 이용하여 구축한 등강우분포도와 토지피복에 따른 유출특성을 분석하여 강우유출 해석을 위한 가중지형정보를 생성하였다. 연구는 2003년 10월-2004년 3월의 미호천수계 및 수질오염총량관리단위유역 말단지점의 실측자료를 이용하였으며, 연구결과 기존의 SAWA보다 본 연구에서 제안한 HIWA가 유량배분의 정확도를 높일 수 있음이 입증되었다.